Rotational polarization nanotopologies in BaTiO3/SrTiO3 superlattices
铁电体与其他铁电体一样以畴结构为特征。然而，在纳米尺度下，铁电体在适当的静电和弹性条件下可能表现出非平凡或奇异的极化配置。这些极性态可能具有本体化合物中不存在的新兴性质，并且有希望用于技术应用。在这里，观察旋转极化拓扑结构在纳米尺度上的像差校正扫描透射电子显微镜报道在立方SrTiO 3（001）上生长的BaTiO 3/SrTiO 3超晶格。从一个高度均匀的极化状态的旋转纳米畴的形成的过渡已经实现了通过控制超晶格周期，同时保持压缩钳位的超晶格立方SrTiO 3基板。钛酸钡中揭示的纳米畴证明其名义上的四方结构也允许旋转极性纹理。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Coherent-Phonon Heat Transport in LaCoO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices
在纳米结构的相干声子传播的制度开辟了巨大的可能性，以控制能量收集设备，声子电路等的热导率在本文中，我们表明，相干声子的贡献很大的LaCoO 3/SrTiO 3氧化物超晶格的热导率，室温。我们表明，它们的贡献可以通过超晶格周期性的小变化进行调谐，而不改变超晶格的总厚度。使用这种策略，我们在室温下将热导率调整了20%。我们还讨论了界面混合和外延弛豫作为一个外在的，材料依赖的关键参数理解氧化物超晶格的热导率的作用。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Unusual behaviour of the ferroelectric polarization in PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
采用离轴射频磁控溅射法制备了PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格。利用X射线衍射和压电原子力显微镜研究了PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$的比例变化对铁电极化的影响。对于PbTiO $_{3}$层厚度大于结构中使用的3单元晶胞SrTiO $_{3}$厚度，发现极化随着PbTiO $_{3}$厚度减小而减小。这一观察结果证实了退偏场在薄膜中的极化降低中的主要作用。对于PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$之比小于1的样品，观察到不能用静电考虑来解释的铁电性的令人惊讶的恢复。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Periodicity-dependence of the ferroelectric properties in BiFeO3/SrTiO3 multiferroic superlattices
采用脉冲激光烧蚀法在（100）取向SrTiO 3衬底上制备了由多铁性BiFeO 3和绝缘层SrTiO 3组成的人工超晶格（BiFeO 3）m（SrTiO 3）m（m= 1 ~ 10）。研究了周期性（8- 80 A）变化的超晶格的剩余极化和漏电流行为。与单层BiFeO 3薄膜相比，随着周期的增加，漏电流降低了几个数量级。减少泄漏和固有的极化滞后被观察到，并证实了PUND分析的周期在20- 60 A的范围内。漏电流主要由空间电荷限制的导电决定
2007-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning photostriction in (PbTiO$_{3}$)$_{n}$/(SrTiO$_{3}$)$_{m}$ superlattices via chemical composition: An $\textit{ab-initio}$ study
本文通过第一性原理计算研究(PbTiO3)n/(SrTiO3)m超晶格，发现改变PbTiO3化学比例可定量和定性调控光致伸缩，并用解析模型预测了无光致伸缩的临界比例，为光力学应用提供新调控途径。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
First-principles simulations on the structural and energetic properties of domains in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
采用第一性原理密度泛函理论计算了（PbTiO $_{3}$）$_{n}$ /（SrTiO $_{3}$）$_{n}$超晶格中180个$^\circ$条纹畴的结构和能量性质.对于探索的周期性（$n$ =3和6），我们发现，多畴结构的能量竞争与单畴阶段。我们的研究结果表明，逐步过渡，作为$n$的功能，从强到弱的静电耦合制度之间的SrTiO $_{3}$和PbTiO $_{3}$层。在结构上，它们显示连接180个$^\circ$结构域的极化连续旋转。观察到[100]原子行之间的大偏移和巨大的应变梯度。畴壁能是非常各向同性的，非常弱地依赖于条纹取向。
2012-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Highly-confined spin-polarized two-dimensional electron gas in SrTiO$_{3}$/SrRuO$_{3}$ superlattices
我们报道了（SrTiO $_{3}$）$_{5}$ /（SrRuO $_{3}$）$_{1}$超晶格的结构和电子性质的第一性原理表征。我们表明，该系统具有自旋极化的二维电子气，非常局限于4 $d$轨道的钌在SrRuO $_{3}$层。超晶格中的每一个界面都表现为少自旋半金属铁磁体，其磁矩为$μ$ = 2.0 $μ_{\rm B}$ /SrRuO $_{3}$单位。电子态密度的形状，半金属性和磁性的解释在一个简化的紧束缚模型，只考虑$t_{2g}$轨道加上（i）系统的二维性，和（ii）强电子相关。
2012-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric, piezoelectric, and elastic properties of BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ ferroelectric superlattices from first principles
采用第一性原理密度泛函理论研究了外延应变对（001）取向铁电（BaTiO $_3$）$_m$ /（SrTiO $_3$）$_n$超晶格（$m = n = {}$ 1-4）声子谱、晶体结构、自发极化、介电、压电和弹性性质的影响.自支撑超晶格的基态是单斜$Cm$极性相。在面内双轴压应变下，转变为四元$P4mm$极性相;在面内双轴拉伸应变下，转变为正交$Amm2$极性相。当改变面内晶格参数时，在极性相之间的边界处出现几种光学和声学模式的软化，并且介电、压电和弹性张量的相应分量临界发散。用两种特殊的准无规结构SQS-4模拟了无序Ba $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO $_3$固溶体的混合焓，并与超晶格的混合焓进行了比较，揭示了BaTiO $_3$ -SrTiO $_3$体系向短程有序化的趋势，表明这些超晶格是相当稳定的.
2016-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of (111)-oriented Ca0.5Sr0.5IrO3/SrTiO3 superlattices; a designed playground for honeycomb physics
报道了在SrTiO_3（111）衬底上制备具有交替的2 m层（m = 1，2，3）Ca_（0.5）Sr_（0.5）IrO_3钙钛矿和两层SrTiO_3钙钛矿的（111）取向超晶格结构。在m = 1双层膜的情况下，Ir子晶格是屈曲的蜂窝，其中可以预期的拓扑状态。通过X射线衍射图中的超晶格反射和原子分辨透射电子显微镜图像，清楚地证明了沿[111]方向在原子水平上的超晶格结构的成功生长。超晶格薄膜的基态被发现是磁性绝缘体，这可能表明除了讨论的拓扑效应之外，Ir钙钛矿中电子相关性的重要性。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cation ordering induced polarization enhancement for $PbTiO_3$-$SrTiO_3$ ferroelectric-dielectric superlattices
本文采用一种有效的计算材料设计方法（团簇展开）对铁电$PbTiO_3$ / $SrTiO_3$体系进行了研究。通过探索包含超过$3 \times 10^6$候选物的有序空间，确定了两种特殊的阳离子有序构型：完全或混合1/1（101）超晶格，其铁电极化强度比（001）超晶格提高了约100%.分析这两种特殊结构揭示了反铁电畸变（AFD）和铁电极化（FE）模式之间的奇异耦合，例如，沿x或y轴倾斜，在z方向偏振，作为该系统中最佳偏振特性的原点。确定的阳离子有序基序和奇异的AFD-FE耦合可以为设计多功能钙钛矿异质结构提供新的思路。
2014-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain Control and Layer-Resolved Switching of Negative Capacitance in BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices
采用蒙特卡罗模拟方法，在原子有效哈密顿量模型下研究了BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格中的负电容.我们发现外延应变可以调整的钛酸钡$_3$铁电层的负电容和系统的总电容在很宽的温度范围内。此外，我们预测并解释了原始开关的负电容从钛酸钡$_3$层的SrTiO $_3$层在低温下的中间应变。我们的研究结果表明，如何在这些超晶格的多畴过渡的扩散特性，提高其电容应用的可行性。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Design of $n$- and $p$-type oxide thermoelectrics in LaNiO$_3$/SrTiO$_3(001)$ superlattices exploiting interface polarity
我们研究的结构，电子，输运，和热电性能的LaNiO $_3$ /SrTiO $_3(001)$超晶格包含无论是专门的$n$或$p$型接口或耦合接口的相反极性通过使用密度泛函理论计算与现场库仑排斥项。结果表明，在SrTiO $_3$超晶格部分诱导了明显的八面体倾斜。此外，在界面处的La-Sr距离和Ni-O面外键长表现出明显的变化约$7\,\%$的静电掺杂的符号。与大量研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$系统相反，界面处的电荷失配仅容纳在LaNiO $_3$层内，而界面极性导致能带偏移并在耦合超晶格内形成电场。电子结构的特征表明量子阱态的轨道选择性量子化。潜在的和约束引起的多带分裂的结果在复杂的圆柱形费米表面的嵌套，这取决于界面极性的趋势。热电响应的分析揭示了一个特别大的正塞贝克系数（$135~μ$ V/K）和高品质因数（$0.35$）的$p$型超晶格中的室温跨平面输运归因于SrTiO $_3$价带的参与。具有$n$ -或$p$ -型界面的超晶格显示出相反符号的交叉平面塞贝克系数，因此作为构建具有结构和电子兼容的$n$ -和$p$ -型氧化物热电体的基于氧化物的热电发电机的平台出现。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical coupling of polar topologies and oxygen octahedra rotations in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
该研究通过模拟发现PbTiO$_3$/SrTiO$_3$超晶格中极性拓扑与氧八面体旋转存在互易的机械耦合，每种极性织构对应特定旋转模式，反之亦然。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of couplings between antiferrodistortive, ferroelectric, and strain degrees of freedom in monodomain PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
本文报道了单畴（PbTiO $_{3}$）$_{n}$ /（SrTiO $_{3}$）$_{n}$超晶格中外延应变、极化和氧八面体旋转之间耦合的第一性原理计算。我们展示了如何（i）的外延应变和（ii）的静电条件之间的相互作用，可以用来控制系统的主轴方向。在界面处的静电约束有利于极化的旋转，因此，我们预测在外延应变小于那些将需要考虑应变效应的大的压电响应。此外，铁电（FE）和反铁畸变（AFD）模式是强耦合的。由于FE-AFD耦合产生的能量增益随着超晶格的周期性而减小，对于$n \ge 3$来说可以忽略不计。
2011-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless phases in ultra-thin PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
利用第二原理模拟方法研究了（PbTiO $_3$）$_3$ /（SrTiO $_3$）$_3$超晶格中Berezinskii-Kosterlitz无晶（BKT）相的出现.超过$ε= 0.25 \%$的阈值拉伸外延应变，超晶格内的局部偶极矩被限制在膜平面内，因此极化可以有效地被认为是二维的。的偶极-偶极相关的距离的衰减的分析，连同作为温度的函数的缺陷的密度和其分布的研究，支持的BKT相的存在在介导的有序的铁电体（在低$T$稳定）的温度范围内，和无序的顺电相，出现超过临界温度$T_{\rm BKT}$。这个BKT阶段的特点是准长程序（其签名是幂律衰减的相关性与距离），并出现紧密结合的涡旋-反涡旋对，其密度是由热激活过程。所提出的PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格模型和所施加的力学边界条件在实验上都是可行的，为首次在铁电材料中观察这些新的拓扑相打开了大门。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices
我们测量了SrTiO_3/LaTiO_3超晶格的光电子能谱，其中最上层的SrTiO_3层的厚度是可变的。在化学突变的SrTiO 3/LaTiO 3界面处观察到有限的相干光谱权重和清晰的费米截止，表明在莫特绝缘体LaTiO 3和能带绝缘体SrTiO 3之间的界面处发生"电子重构“。对于SrTiO_3/LaTiO_3界面在高温（~ 1000 ℃）下退火，这导致Sr/La原子相互扩散，从而形成La_（1-x）SrxTiO_3-like材料，发现非相干部分的强度显著降低，而具有尖锐费米截止的相干部分由于电荷的扩散而增强。层动力平均场理论计算很好地再现了这些重要的实验特征。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Supertetragonal BaSnO3 induced giant ferroelectricity in SrTiO3/BaSnO3 superlattices
本研究通过第一性原理计算发现压缩应变可使 BaSnO3 进入隐藏的铁电超四方相，并在 SrTiO3/BaSnO3 超晶格中诱导大极化。
2025-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectra and Magnetization of all-ferromagnetic superlattices grown on (110) oriented SrTiO3
在SrTiO_3（STO）衬底上生长了由两种铁磁体La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3（LSMO）和SrRu_3（SRO）组成的（110）取向超晶格。这些超晶格的X射线衍射和拉曼光谱显示存在面内压缩应变和小于4 μ c的正交结构。厚的LSMO间隔物。磁性测量揭示了几个功能，包括减少磁化，增强的磁化率，反铁磁耦合，并切换从反铁磁到铁磁耦合与磁场方向。这些磁性能的解释所观察到的斜方晶系结构的间隔LSMO在拉曼散射中发生由于在SRO和LSMO的界面处的Mn的立体化学的修改。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metallic interface in non-SrTiO3 based titanate superlattice
报道了用脉冲激光沉积法制备全钙钛矿莫特绝缘体/带绝缘体YTiO 3/CaTiO 3超晶格。原位反射高能电子衍射、X射线衍射和X射线反射率的组合证实了以逐层模式生长的膜的高质量。电输运测量结果表明，在YTiO_3/CaTiO_3界面处形成了非SrTiO_3基二维电子气体系。这些研究提供了另一条路线，在追求复杂的氧化物二维电子气系统，这使得获得更深入的了解异国情调的多体现象在这样的接口。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge states and magnetic ordering in LaMnO3/SrTiO3 superlattices
研究了脉冲激光沉积法生长的[（LaMnO 3）n/（SrTiO 3）8]20（n = 1，2，8）超晶格的磁性和光学性质。我们发现在所有的超晶格中都存在一个弱的铁磁半导体态。光学电导率的分析表明，在超晶格中的LaMnO 3层轻微掺杂。掺杂的量几乎相同，无论LaMnO 3层厚度高达8个单元电池，这表明该效果并不限于界面。另一方面，磁有序变得不太稳定的LaMnO 3层的厚度减小，可能是由于尺寸效应。
2011-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Predicting polarization enhancement in multicomponent ferroelectric superlattices
利用从头计算作为输入开发一个简单的模型，在外延短周期的CaTiO 3/SrTiO 3/BaTiO 3超晶格生长在SrTiO 3衬底上的极化。然后，该模型与遗传算法技术相结合，以优化在超晶格中的各个CaTiO 3，SrTiO 3和BaTiO 3层的布置，预测具有最高可能的极化和低的面内晶格常数与衬底不匹配的结构。该建模过程可以应用于广泛的层状钙钛矿氧化物纳米结构，为具有显著改善的极性特性的纳米机电器件的实验开发提供指导。
2005-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Interface-induced Polarization in SrTiO$_3$-LaCrO$_3$ Superlattices
由极性和非极性钙钛矿氧化物组成的外延界面和超晶格产生了相当大的兴趣，因为它们具有用于功能器件的一系列期望的性质。本文研究了SrTiO $_3$（STO）和LaCrO $_3$（LCO）超晶格中的出射极化。通过控制极性LCO和非极性STO之间的界面，在超晶格的整个STO层中诱导极化。使用X射线吸收近边光谱和像差校正扫描透射电子显微镜位移的Ti阳离子偏离中心内TiO 6八面体沿超晶格生长方向进行测量。这种畸变引起STO和LCO层内的内建电势梯度，如通过原位X射线光电子能谱学测量的。密度泛函理论模型解释了这种行为背后的机制，揭示了内在的极性畸变和内置的电场的存在，这是由于交替的正电荷和负电荷的超晶格界面。这项研究为多层材料中载流子分离的可控极化铺平了道路，并强调了界面结构在控制这种行为中所起的关键作用。
2016-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and Electronic Structures of Correlated SrRuO3/SrTiO3 Superlattices
钙钛矿氧化物超晶格的原子级精密外延为控制相关电子结构提供了独特的机会，激活了有效的控制旋钮，以实现有趣的功能，包括电磁，热电和电催化行为。在这项研究中，我们研究了原子级精密外延合成的相关超晶格的原子和电子结构之间的密切相互作用。特别是，我们采用相关的磁性SrRuO 3（SRO）和量子顺电SrTiO 3（STO）层组成的超晶格。在这些超晶格中，RuO 6八面体畸变根据STO层的厚度被系统地控制在167至175度，也影响STO层内的TiO 6八面体畸变。定制的SRO/STO超晶格内的八面体畸变反过来修改了Ti和Ru化合物的电子结构，通过X射线吸收光谱观察到。我们的研究结果确定了原子晶格和电子结构之间的密切相关性，使原子尺度外延，这将是有用的设计未来的相关氧化物器件的轻便可控性。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Control of magnetic anisotropy by orbital hybridization in (La0.67Sr0.33MnO3)n/(SrTiO3)n superlattice
异质结构界面处化学性质的不对称性提供了通过控制界面上的电荷转移和轨道杂化来设计期望的电子结构的独特机会。然而，异构界面的控制仍然是一项艰巨的任务。在这里，我们报告的调制界面耦合的（La0.67Sr0.33MnO3）n/（SrTiO 3）n超晶格通过操纵周期性的厚度与n个晶胞的SrTiO 3和n个晶胞La0.67Sr0.33MnO3。磁各向异性的易磁化轴在150 K时从面内（n = 10）旋转到面外（n = 2）取向。透射电子显微镜观察发现，（La0.67Sr0.33MnO3）n/（SrTiO 3）n界面附近的体积守恒被打破，电子从Mn向Ti的3d轨道转移。伴随着电荷转移的轨道杂化导致在界面处3d 3 z2-r2轨道的优先占据，这引起沿面外方向的更强的电子跳跃积分和对应的面外磁易轴（n = 2）。我们证明了强关联氧化物超晶格中的界面轨道杂化可能是一种很有前途的方法，以定制电子和磁性能的设备应用。
2017-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric and anti-ferroelectric coupling in superlattices of paraelectric perovskites at room temperature
从外延SrTiO $_3$ /BaZrO $_3$超晶格的介电和结构测量的结果揭示的属性，不能简单地解释在单膜上的组成材料的测量。对于大的超晶格周期性（20/20和38/38结构，即其中每个SrTiO 3和BaZrO 3层分别为20或38个晶胞厚的样品），电容-电压曲线指示室温铁电性。对于较小的周期性（7/7和15/15），观察到反铁电型行为，表明单个极性层之间的强耦合。这与最近的二次谐波产生结果一致[A.Q. Jiang等人，J.Appl.Phys.93，1180（2003）]中的方法来研究SrTiO $_3$ /BaTiO $_3$超晶格中的有序性。然而，这里研究的结构的两种成分都是顺电的。应变诱导室温铁电性在SrTiO $_3$和这些层之间的距离依赖性耦合提出的机制，导致所观察到的行为。
2003-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Doping-induced dimensional crossover and thermopower burst in Nb-doped SrTiO$_3$ superlattices
利用先进的从头计算方法，我们描述了在短周期（$\simeq$ 4 nm）Nb掺杂的SrTiO $_3$超晶格中二维电子气的形成和限制随Nb掺杂的变化.我们预测完全的二维限制掺杂浓度高于70%。在协议与以前的意见，我们发现在室温下一个大的热功率增强。然而，这种效果主要是由稀释的移动电荷在众多的弱占领带。作为一般规则，我们的结论是，在类似的异质结热电势将得到更大的增强弱，raveness比紧的空间限制。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ x-ray diffraction and the evolution of polarization during the growth of ferroelectric superlattices
在外延应变铁电薄膜和超晶格中，铁电转变温度可以高于生长温度。铁电极化和领域，然后应演变过程中的样品的生长，和静电边界条件可能发挥重要作用。本文采用同步X射线衍射技术，在离轴射频磁控溅射法在SrTiO $_3$衬底上生长BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格的过程中，对铁电畴、表面终止、平均晶格参数和双层膜厚度进行了同步监测。所使用的技术允许扫描时间比单层材料的生长快得多。通过在SrTiO $_3$衬底上交替生长相同的超晶格和在SrTiO $_3$衬底上交替生长20 nm SrRuO $_3$薄膜，研究了电边界条件的影响。这些实验提供了重要的见解铁电畴的形成和演变时，样品是铁电在生长过程中。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Effective mass calculations of SrTiO3-based superlattices for thermoelectric applications lead to new layer design
有效质量是增大SrTiO 3基热电材料塞贝克系数和电子电导率的主要因素之一[1，2]。本文的目的是澄清，如何超晶格可以改变有效质量和其他功能的能带结构。天然Ruddlesden-Popper相（SrTiO 3）n（SrO）m（n=2，m=1）的情况发生变化，因为TiO 6-八面体由于SrO层的稀释密度而略微延伸。另一个效应是变形的电子密度，这导致垂直于层的有效质量减小，但平行于平面的有效质量增大[3]。对于纯Ruddlesden-Popper相，二维电子气（2DEG）在该各向异性上的有效质量的平均值较小，但是对于某些掺杂元素，可以增加到超过纯Pervoxane的值。以同样的方式，研究了人工超晶格（SrTiO 3）x/（SrTi 1-z（Nb）zO 3）y。当存在精细纳米结构（n=2，m=3或n=3，m=2）时，有效质量增加，当结构变得更粗糙（n=4，m=1）时，确定更小的值。
2008-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy formation energies in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattice
使用第一性原理密度泛函理论计算确定了由SrTiO $_3$和PbTiO $_3$（STO/PTO）组成的原型钙钛矿氧化物超晶格中的缺陷稳定性。具体地，确定并比较具有四个STO原子层和四个PTO层（4STO/4PTO）的超晶格的顺电相和铁电相中的氧空位形成能E $_v$。电荷状态，八面体旋转，极化，和界面上的E $_v$的影响进行了研究。超晶格的形成能随层而变化，铁电相的E $_v$高于顺电相。在这些氧化物超晶格中构造的两个界面在顺电系统中是对称等效的，在铁电超晶格中表现出非常不同的形成能，并且可以看出这是由铁电和旋转模式的耦合驱动的。在等效晶格位置，带电空位的E $_v$一般低于中性空位。FE超晶格中的八面体旋转（a $^0$ a $^0$ c $^-$）对E $_v$具有显著影响，增加了位于界面附近的空位的形成能，但降低了位于STO和PTO组成部分的块状区域中的氧空位的形成能。不同层之间的形成能的变化被发现主要是由在每个层的局部弛豫的差异。这些对钙钛矿超晶格中缺陷稳定性的基本见解可以用于通过控制超晶格的组成材料和界面工程来调节缺陷性质。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Role of temperature-dependent electron trapping dynamics in the optically driven nanodomain transformation in a PbTiO${_3}$/SrTiO${_3}$ superlattice
PbTiO ${_3}$ /SrTiO ${_3}$超晶格中自发形成的条纹状极化纳米畴结构在带隙以上的光照射下转变为均匀的极化状态，其时间依赖性随光照射强度的变化而变化，并具有明确的阈值强度。光照结束后的恢复发生在温度依赖性的时间段内，在室温下为数十秒，在升高的温度下为更短的时间。一个模型，其中的退极化场的筛选取决于被困电子的人口正确地预测所观察到的温度和光强度的依赖关系。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.data-an
Hidden Ladder in SrMoO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices: Experiments and Theoretical Calculations
双层钙钛矿氧化物Sr $_3$ Mo $_2$ O $_7$被认为是一个“隐藏的阶梯”系统，在费米能级附近具有宽的和窄的能带，对于该系统，高- $T_{\rm c}$超导性被期望。然而，合成的困难，特别是在制备无氧缺陷的样品时，会阻碍超导性的观察。在本研究中，我们利用人工超晶格与绝缘的SrTiO $_3$块体构建了双层SrMoO $_3$块体，（SrMoO $_3$）$_m$ /（SrTiO $_3$）$_t$（$m = 2, 4$ ; $t = 4$）。第一性原理计算表明，双层结构的SrMoO $_3$（$m = 2$）在费米能级附近具有宽-窄带结构，与Sr $_3$ Mo $_2$ O $_7$的结构非常相似.通过增加SrTiO $_3$层的数目，$t$，强烈抑制沿$k_z$方向的分散。然而，在0.1K以下没有观察到超导性。我们讨论了目前的薄膜的超导电性的基础上，扫描透射电子显微镜和能带结构计算的结果的情况下。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of Mermin-Wagner behavior in LaFeO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
本研究利用μ子自旋旋转光谱观测LaFeO$_3$/SrTiO$_3$超晶格，发现单个LaFeO$_3$单层中磁矩持续涨落，验证了Mermin-Wagner定理，并展示维度对超薄膜磁性的调控作用。
2024-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fermi level density of states modulation without charge transfer in nickelate superlattices
利用第一性原理密度泛函理论计算了（LaNiO 3）m/（SrTiO 3）n超晶格的电子响应.据发现，费米能级态密度的金属镍酸盐层显着降低，而没有在界面附近的绝缘SrTiO 3的电荷转移。这种类型的电子状态的重新分布是明显不同于其他界面现象，如电荷和轨道重建。我们的结果为理解镍酸盐和其他过渡金属氧化物异质结构提供了新的思路。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Large Magnetoelectric Response in Sr2IrO4/SrTiO3 superlattices with non-equivalent interfaces
薄膜中的大磁电响应对于高通量和高密度微电子应用是高度期望的。然而，单相化合物中的d 0规则通常导致铁电有序和磁有序之间的弱相互作用;复合材料中通过弹性共振的磁电耦合限制了它们在宽带上的薄膜集成。在这里，我们实现了并发的铁电和反铁磁相变在Sr 2 IrO 4/SrTiO 3超晶格通过人工设计的周期性非等效接口，其中最大的磁电系数为~980 mV cm-1 Oe-1可以测量。同步辐射X射线吸收谱和电子能量损失谱表明，在界面Ti离子处存在不平衡的电子占据。从微扰计算和数值结果，强耦合的反铁磁性和非对称电子占领介导的自旋轨道相互作用导致一个大的体磁电响应。这种原子剪裁的量子序参量在3d和5d氧化物提供了一个替代途径，对强磁电效应与薄膜集成。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Kittel law and domain formation mechanism in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
通过第二原理模拟研究PbTiO$_3$/SrTiO$_3$超晶格中的畴结构，发现畴周期遵循Kittel定律，并揭示涡旋-反涡旋成核与湮灭驱动拓扑相变以形成新畴的机制。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially strained ultrathin LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ and LaNiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices: a density functional theory + $U$ study
本文利用第一性原理计算研究了外延应变下镍酸盐超晶格的电子结构，发现基态性质显著依赖于关联强度和应变，揭示了从反铁磁绝缘态到铁磁轨道有序态的转变。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles modeling of the thermoelectric properties of SrTiO$_3$/SrRuO$_3$ superlattices
采用基于密度泛函理论和玻尔兹曼半经典理论的第一性原理模拟方法，计算了SrTiO $_3$ /SrRuO $_3$周期超晶格中单层SrRuO $_3$中半金属二维电子气的输运和热电性质.接近费米能，我们发现，半导体多数自旋通道显示出非常大的面内分量的塞贝克张量在室温下，$S$ = 1500 $μ$ V/K，和少数自旋通道显示出良好的面内电导率$σ$ = 2.5（m $Ω$ cm）$^{-1}$。然而，与Hicks和Dresselhaus模型关于由于金属电子的限制而增强的全局热电性能的期望相反，我们发现减少掺杂的总功率因数和热电优值对于实际应用来说太小。这种失败的原因可以追溯到界面气体的电子结构，这与模型所基于的自由电子行为不同。的电子结构，电导率，塞贝克系数，功率因数作为化学势的函数的演变是由一个简化的紧束缚模型解释。我们发现系统中的电子气是由一对相互正交的一维电子气组成的。这反映了电子系统的物理维度甚至可以小于载流子的空间限制的物理维度的事实。
2012-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Demagnetization Governed by Spin Fluctuations in CaRuO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ Superlattice
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
研究CaRuO3/SrTiO3超晶格中异常加速的退磁现象，通过结合三温度模型与自洽重整化理论，发现自旋涨落增强的电子-自旋散射顶点主导超快动力学，为设计可调谐超快自旋电子器件提供新范式。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Polarization enhancement in two- and three-component ferroelectric superlattices
采用第一性原理密度泛函理论计算技术研究了在SrTiO 3衬底上外延生长的短周期CaTiO 3/SrTiO 3/BaTiO 3超晶格的组分依赖的结构和极性性质。在BaTiO_3含量大于30%的二元和三元超晶格中发现了相对于体相四元BaTiO_3的极化增强。单个BaTiO_3层的厚度被确定为控制极化改善的重要因素。此外，三组分超晶格中的反转对称性破缺的程度可以通过改变组分层的厚度来控制。在这个大家族的结构中允许的灵活性使它们非常适合现代纳米机电设备中的各种应用。
2005-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Airy-function electron localization in the oxide superlattices
氧化物超晶格和微结构有望创造出具有前所未有功能的新型器件。最近制造的晶格匹配的钙钛矿钛酸盐（SrTiO 3）n/（LaTiO 3）m的超晶格的密度泛函研究揭示了一个经典的楔形电位起源于一个带电的La原子片的库仑电位。电势反过来限制了薄片附近的电子，导致电子态的Airy函数局部化。磁性被抑制的结构与一个单一的LaTiO 3单层，而体反铁磁性恢复在结构与较厚的LaTiO 3，与一个狭窄的过渡区分离的磁性LaTiO 3和非磁性SrTiO 3。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological phase transitions in perovskite superlattices driven by temperature, electric field, and doping
本文利用深度势分子动力学研究了(PbTiO3)10/(SrTiO3)10超晶格中极性涡旋阵列在温度、电场和掺杂作用下的拓扑相变，揭示了类铁电-类反铁电-顺电相变序列、超顺电无损耗回线及掺杂诱导的新偶极构型。
2025-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Optical Signature of Moiré Superlattices Formed by Twisted SrTiO$_3$ Membranes
Rice University（莱斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究研究所）
通过制备毫米级扭转SrTiO$_3$双层膜，发现由不对称扭转界面增强的低频振动模式，并观察到强二次谐波产生，揭示了扭转氧化物的结构行为及调控声子和非线性光学性质的途径。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural origins of the properties of rare earth nickelate superlattices
在LaNiO 3/SrTiO 3超晶格的NiO 6八面体倾斜定量使用位置平均会聚束电子衍射在扫描透射电子显微镜。结果表明，保持氧八面体连接整个接口控制的八面体倾斜的LaNiO 3层，它们的晶格参数和它们的输运性质。与在一侧连接到衬底的膜和层不同，超晶格中的后续LaNiO 3层表现出八面体倾斜向体值的弛豫。这种弛豫促进SrTiO 3层的相关倾斜，并与导电性增强的LaNiO 3层的超晶格相对于个别薄膜。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical investigation of polarization-compensated II-IV/I-V perovskite superlattices
最近的工作表明，可以通过在指定的原子平面中经由化学取代引入补偿“delta掺杂”层来诱导头对头和尾对尾畴壁在铁电超晶格中形成[Phys.Rev.B73，020103（R），2006]。在这里，我们研究了这种方法的一种变体，其中超晶格由II-IV和I-V钙钛矿层的交替堆叠的组形成，并且II-IV/I-V界面处的“极性不连续性”有效地提供了δ掺杂层。使用第一性原理计算SrTiO 3/KNbO 3作为一个模型系统，我们表明，这种策略允许生长的超晶格具有稳定的极化区域和大的极化不连续的内部接口。我们还概括了基于Wannier的钙钛矿超晶格层极化的定义[Phys. Rev. Lett. 97，107602（2006）]的情况下，其中一些（例如，KO或NbO 2）层是非中性的，并应用这种方法来量化所提出的SrTiO 3/KNbO 3超晶格系统中极化的局部变化。
2008-12-12 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Bulk-Layer Model for Dielectric and Piezoelectric Responses in Superlattices
在第一性原理体层模型中，超晶格结构和极化由绝缘超晶格中组分对电和机械边界条件的体响应的第一性原理计算确定。在这项工作中，该模型扩展到预测功能特性，特别是介电常数和压电响应。对PbTiO $_3$ /BaTiO $_3$、BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$和PbTiO $_3$/SrTiO $_3$三组钙钛矿氧化物超晶格的体层模型和全第一性原理计算进行了详细的比较。体层模型给出了一个很好的第一近似这些重要的功能特性，并允许识别和调查额外的物理，包括界面重建和有限尺寸效应。在生成必要的数据的组成化合物的技术问题得到解决。这些结果形成了一个强大的数据驱动的方法，以促进发现和设计的超晶格系统与增强和可调的极化，介电常数和压电响应的基础。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Nature of weak magnetism in SrTiO3/LaAlO3 multilayers
本文报道了用β探测的核磁共振在LaAlO 3/SrTiO 3超晶格中观察到的弱磁性。在间隔层厚度为8和6个LaAlO 3晶胞的超晶格中，8Li的自旋晶格弛豫速率在~35 K附近表现出一个强峰，而在间隔层厚度为3个晶胞的超晶格中没有观察到这样的峰。我们将观察到的温度依赖性的LaAlO 3/SrTiO 3界面的弱耦合电子的时刻减慢。这些结果表明，在界面处的磁性强烈地依赖于间隔层的厚度，并且磁性的出现需要约4-6个晶胞的最小厚度。一个简单的模型是用来确定所观察到的松弛是由于小的波动时刻（~0.002 μ B）在两个样品具有较大的LaAlO 3间隔厚度。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of ferroelectric-ferromagnetic layers on the properties of superlattice-based multiferroics
利用脉冲激光沉积技术在（100）SrTiO_3上生长了一系列由铁磁层、铁电层或顺电层组成的超晶格和三层结构。研究了它们的结构和磁电性能。由铁磁Pr 0.85 Ca 0.15 MnO 3（PCMO）和铁电体即Ba 0.6 Sr 0.4 TiO 3（BST）或BaTiO 3制成的超晶格在高施加的磁场下显示出增强的磁阻（MR），而在Pr 0.85 Ca 0.15 MnO 3/SrTiO 3超晶格中不存在这种增强，这清楚地证明了铁电体层在这种增强的MR中的优势作用。在PCMO/BST的三层中没有增强的MR表明在这些系统中导致MR的磁电耦合在多层中比在它们的三层对应物中更强。
2005-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Structure of Oxide Interfaces: A Comparative Analysis of GdTiO$_3$/SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
在过去的十年里，在两个绝缘氧化物之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）中的涌现相引起了人们的极大关注。本文对莫特绝缘体GdTiO $_3$（GTO）和能带绝缘体SrTiO $_3$（STO）之间的界面进行了从头算电子结构计算，并将计算结果与广泛研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）界面的结果进行了比较.我们的GTO/STO结果与实验非常吻合，但定性不同于LAO/STO。与LAO/STO相比，我们发现超晶格和薄膜几何结构中的界面载流子密度为0.5 $e^{-}$ /Ti，与GTO厚度无关。LAO/STO中的超晶格几何提供了与GTO/STO中定性相同的结果。另一方面，对于薄膜几何形状，界面载流子密度仅在超过LAO的阈值厚度时增加。真空表面的正电荷补偿了界面处的二维电子气，在两个系统中也表现出不同的行为。顶部GTO层被发现是绝缘的，由于相关驱动的电荷反折，而顶部LAO层是金属内带理论，并可能成为绝缘的，由于表面无序或表面重建。
2015-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of polar discontinuity on the growth of LaNiO3/LaAlO3 superlattices
我们对[LaNiO_3（1 μ c）/ LaAlO3（1 u.c.）]在（001）SrTiO 3和LaAlO 3上生长N超晶格，以探索极性失配对所得电子和结构性质的影响。我们的数据表明，在非极性SrTiO 3表面上的初始生长导致粗糙的形貌和不寻常的2+价的Ni在第一层LaNiO 3，这是没有观察到的LaAlO 3的极性表面上生长后。一个新设计的模型表明，如果钙钛矿层以过量的LaO生长，则可以解决极性失配，这也解释了观察到的电子，化学和结构效应。
2010-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface properties and built-in potential profile of a LaCrO$_3$/SrTiO$_3$ superlattice determined by standing-wave excited photoemission spectroscopy
LaCrO $_3$（LCO）/ SrTiO $_3$（STO）异质结由于沿（001）的极性不连续性、两种不同且可控的界面结构[（LaO）$^+$ /（TiO $_2$）$^0$和（SrO）$^0$ /（CrO $_2$）$^-$ ]以及界面诱导极化而引起人们的兴趣。在这项研究中，我们已经使用软和硬X射线驻波激发光电子能谱（SW-XPS）产生的元素深度分布和界面特性，带对齐，和深度分布的界面诱导的内置电位在两个组成氧化物的定量测定。我们观察到一个交替的界面结构：在LCO $_\textbf{top}$ /STO $_\textbf{bottom}$界面处的一个带正电荷的（LaO）$^+$ /（TiO $_2$）$^0$中间层和在STO $_\textbf{top}$ /LCO $_\textbf{bottom}$界面处的一个带负电荷的（SrO）$^0$ /（CrO $_2$）$^-$中间层。使用核心级SW数据，我们已经确定了物种的深度分布，包括通过接口，这些结果是在良好的协议与扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱（STEM-EELS）映射的局部结构和组成。SW-XPS还使得能够从LCO/STO超晶格（SL）的价带（VB）光谱对LCO贡献的和STO贡献的矩阵元素加权态密度（MEWDOS）进行去卷积。监测随探测曲线变化的去卷积MEWDOS位移的VB边缘，在两种组成氧化物中观察到交替电荷诱…
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Modeling functional piezoelectricity in perovskite superlattices with competing instabilities
基于绝缘超晶格的局域性原理，我们将Wu { \it et al} [Phys. Rev. Letter { \bf 101}，087610（2008）]的方法应用于固定位移场下各层的压电应变。对于任意堆积顺序的超晶格，获得了预测压电性的精确模型。将该模型应用于铁电模与反铁电畸变模相互竞争的超晶格中，可以实现功能压电性。在PbTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格中观察到了强的非线性效应，并可以进一步工程化，在BaTiO $_3$ /CaTiO $_3$超晶格中发现了压电性的界面增强。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Enhancement in Short Period Superlattices via Interfacial Intermixing
采用第一性原理密度泛函理论研究了短周期PbTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格界面的混合效应。结果表明，界面混合显着增强超晶格内的极化。这种增强是直接相关的Pb和Sr阳离子的偏心，并可以通过相互作用的偶极子的讨论来解释。这张照片应该是一般的多组分超晶格的范围很广，并可能有重要的影响，铁电器件的设计。
2007-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in the dielectric component of nanoscale dielectric/ferroelectric superlattices
复合氧化物超晶格的功能性质的起源可以使用时间分辨同步加速器X射线衍射来解决，以从组成重复单元的组分层的贡献。CaTiO 3/BaTiO 3超晶格的CaTiO 3层对施加的电场具有压电响应，这与整个超晶格的大的连续极化一致。在大的应变，54 pm/V的整体压电系数，同意与第一原理的预测，其中的钛酸锶基板上施加的超晶格的tetrahetron对称性。
2010-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Interface magnetic coupling and magnetization dynamic of La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$ single layer and (La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrRuO$_3$)$_n$ (n = 1, 5) superlattice on SrTiO$_3$(001) substrate
Jamia Millia Islamia University（贾米亚米利亚伊斯兰大学）；Ramjas College, Delhi University（德里大学拉姆贾斯学院）；University Kebangsaan Malaysia（马来西亚国民大学）；Govt. Autonomous PG College, Chhindwara（钦德瓦拉政府自治研究生学院）
研究了多层[LSMO/SRO]_n异质结构的结构、磁性和微波磁动态特性，发现界面磁耦合强，n=5结构呈现两步磁化切换，而n=1结构则被抑制，FMR分析显示正磁各向异性和 Gilbert 阻尼特性，表明Ru-Mn交换耦合控制系统磁响应和动态行为。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
